JP6019830B2 - 充電制御装置、電池パック、および充電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は主機電池の充電を制御する技術に関する。

近年、車両を駆動する動力源として、繰り返し充放電可能な２次電池である主機電池が使用されている。
このような主機電池は、過充電や過放電が生じると耐久性や安全性が損なわれる。このため、主機電池は、運用する充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、以下の説明では、充電率とは特に断らない限り主機電池の充電率のことをいう。）の上限値と下限値とが設定され、設定された充電率の範囲内で使用される。

そして、充電率の上限値は、過充電となる充電率の値よりも低い値が設定される。また、充電率の下限値は、過放電となる充電率の値よりも高い値が設定される。このように、充電率の上限値と下限値とには、それぞれ過充電となる充電率と過放電となる充電率との間にマージンが設けられ、耐久性と安全性とが確保される。

充電率の上限値、および下限値それぞれのマージンは、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）により推定される充電率と、実際の充電率との間にずれが生じたときに、主機電池が過充電や過放電の状態にならないように設けられるものである。したがって、充電率の推定における精度（以下、推定精度という。）が高いほど、充電率の上限値、および下限値それぞれのマージンを小さく設定し、主機電池が実際に使用可能な電池容量（以下、使用可能容量という。）を多くすることができる。このために、充電率の推定精度を向上させる技術として、充電率の初期値を主機電池の開放電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、以下の説明では、開放電圧とは特に断らない限り主機電池の開放電圧のことをいう。）に基づいて推定し、充電率の推定精度を向上することが提案されている。

関連技術として、負荷と主バッテリとの間のスイッチをオフ状態にし、無負荷状態の主バッテリの開放電圧を電圧検出回路で検出する。そして、主バッテリの端子電圧の時間変化率をコントローラで算出する。その後、時間変化率が所定値以下になった時点で検出される端子電圧に所定の電圧値を加算することで開回路電圧を算出する。これにより、開放電圧を短時間に精度良く算出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

前述した主機電池（主バッテリ）の開放電圧を測定する技術では、スイッチや電圧検出回路の制御をするＥＣＵ（コントローラ）を、車両が搭載する補機電池（補機用バッテリ）から供給する電力で動作させている。これに対して、補機電池を搭載しない車両では、ＥＣＵを車両が搭載する主機電池から供給する電力で動作させている。よって、補機電池を搭載しない車両では、主機電池を解放状態にしたときにＥＣＵが停止してしまうので、前述した主機電池の開放電圧を測定する技術を適用することができない。また、補機電池を搭載しない車両では、主機電池を解放状態にしたときにＥＣＵが停止してしまうので、その後のＥＣＵによる車両が搭載する主機類、および補機類の制御を継続することができない。よって、補機電池を搭載しない車両では、開放電圧を用いた充電率の推定を行なうことができないため、充電率の推定精度が低いという問題がある。

特開２００７−３３３４７４号公報

本発明は、補機電池を搭載しない車両の充電率の推定精度を向上させる充電制御装置、電池パック、および充電制御方法を提供することを目的とする。

本明細書で開示する充電制御装置のひとつに、スイッチと、電池制御部と、主制御部とを備えるものがある。ここで、スイッチは、車両に搭載された電池と負荷との間に接続され、電池と負荷との接続と遮断を切替える。電池制御部は、スイッチの接続と遮断によらず電池と並列に接続される。主制御部は、スイッチを介して電池と並列に接続される。また、電池制御部は、スイッチを遮断させてオフ状態にし、スイッチがオフ状態のときに電池の開放電圧を取得し、開放電圧を取得するとスイッチを接続させてオン状態にし、取得した開放電圧を用いて電池の充電率を推定し、主制御部が起動したことを示す信号を主制御部から受信すると、推定した充電率を主制御部に送信する。また、主制御部は、スイッチがオン状態になると、電池から電力が供給されて起動し、主制御部が起動したことを示す信号を電池制御部に送信する。

本明細書で開示する充電制御装置、電池パック、および充電制御方法は、補機電池を搭載しない車両の充電率の推定精度を向上させるという効果を奏する。

充電制御装置の一実施例の機能ブロック図である。 充電制御装置の一実施例のハードウェア構成図である。 図２に示したコンピュータ装置の一実施例を示すブロック図である。 開放電圧と充電率との関係を示すデータ例を表したテーブルである。 充電率測定の処理内容を示すフローチャートである。 起動の処理内容を示すフローチャートである。 充電制御の処理内容を示すシーケンス図である。

［実施形態］
図１について説明する。
図１は、充電制御装置の一実施例の機能ブロック図である。

図１において、充電制御装置１は、主機電池の充電率を測定する装置である。この充電制御装置１は、電池パック１０（電池制御部２０、電力供給部３０、および接続部４０（スイッチ）を含む。）、降圧部５０、および主制御部６０を備えている。そして、充電制御装置１は、負荷７０に接続されている。なお、図１の各構成要素を結ぶ線において、太線は電力の供給経路を示している。また、細線は、信号の送受信経路を示している。

電池パック１０は、主制御部６０や負荷７０などに電力を供給する。
降圧部５０は、電池パック１０の出力電圧を主制御部６０の駆動電圧に降圧させる。
主制御部６０は、主機類や補機類などの車両の駆動に必要な複数の装置に用いられる車両内の電子回路や電気回路の動作を制御する。また、主制御部６０は、電池パック１０から降圧部５０を介して電力が供給されると起動し、電池パック１０から降圧部５０を介した電力の供給が切断されると停止する。

負荷７０は、主機類や補機類などであり、車両の駆動に必要な複数の装置を備えている。そして、負荷７０が備えるそれぞれの装置への電力の供給は、主制御部６０により制御される。

電池制御部２０は、電力供給部３０に並列に接続され、電力供給部３０から電力が供給される。
電力供給部３０は、電池パック１０から降圧部５０、主制御部６０および負荷７０に供給する電力を出力する。

接続部４０は、電池パック１０から降圧部５０、主制御部６０および負荷７０に供給する電力の供給と切断とを切替える。
さらに、電池制御部２０は、切替部２１、取得部２２、推定情報記憶部２３、推定部２４、および第１の送受信部２５を備える。

切替部２１は、接続部４０のオン状態（接続）とオフ状態（遮断）とを切替えるオンオフ制御をする。そして、充電制御において、切替部２１は、取得部２２が電力供給部３０の開放電圧を取得するときに接続部４０をオフ状態にする。そして、切替部２１は、取得部２２が電力供給部３０の開放電圧の電圧値を取得すると、接続部４０をオン状態にする。

取得部２２は、電力供給部３０の出力電圧の電圧値（以下、電力供給部３０の電圧値という。）を取得する。取得部２２による電力供給部３０の電圧値の取得は、例えば、電力供給部３０に並列に接続される電圧測定回路の測定値を読み取ることで行なわれる。

推定情報記憶部２３は、取得部２２で取得した電力供給部３０の開放電圧の電圧値から、電力供給部３０の充電率を推定するための推定情報テーブルを記憶する。推定情報テーブルには、電力供給部３０の開放電圧の電圧値と、電力供給部３０の充電率との関係を示すデータが格納されている。

推定部２４は、取得部２２が取得した電力供給部３０の開放電圧の電圧値を、推定情報記憶部２３に記憶されている推定情報テーブルから抽出し、対応する充電率を読み出すことにより、電力供給部３０の充電率を推定する。

第１の送受信部２５は、主制御部６０から主制御部６０が起動したことを示す信号を受信すると、推定部２４で推定された電力供給部３０の充電率を示す信号を主制御部６０に送信する。

主制御部６０は、第２の送受信部２６を備える。
第２の送受信部２６は、主制御部６０が起動すると、主制御部６０が起動したことを示す信号を電池制御部２０に送信する。また、第２の送受信部２６は、電池制御部２０で推定された電力供給部３０の充電率を示す信号を受信する。

次に図２について説明する。
図２は、充電制御装置の一実施例のハードウェア構成例である。
図２において、図１を用いて説明した機能を実現するための充電制御装置１のハードウェア構成の一例を示す。なお、図１と同じ構成には、同じ符号を付しその説明を省略する。

図２において、充電制御装置１は、電池パック１０、降圧回路２０５、および主ＥＣＵ２０６を備えている。そして、充電制御装置１が備える電池パック１０の正極側は、負荷スイッチ２０７を介して負荷７０に接続されている。また、充電制御装置１が備える電池パック１０の負極側は、負荷７０と共通のボディアース２０８に接続されている。なお、図２において、構成を明確にするためにボディアース２０８を図示したが、ボディアース２０８とは、充電制御装置１や負荷７０を含む車両内の直流回路の共用線のことである。そして、図２の各構成要素を結ぶ線において、太線は電力の供給経路を示している。また、細線は、信号の送受信経路を示している。

電池パック１０は、電池ＥＣＵ２０１、主機電池２０２、電圧測定回路２０３、およびメインスイッチ２０４（スイッチ）を備えている。
電池ＥＣＵ２０１は、主機電池２０２と並列に接続され、主機電池２０２から供給される電力で駆動する。より具体的には、電池ＥＣＵ２０１は、主機電池２０２の正極側とメインスイッチ２０４との間と、主機電池２０２の負極側とに接続されている。したがって、電池ＥＣＵ２０１は、メインスイッチ２０４のオン状態、およびオフ状態に関わらず、常に主機電池２０２と電気的に接続される。さらに、電池ＥＣＵ２０１は、メインスイッチ２０４、および主ＥＣＵ２０６のそれぞれと信号線で接続されている。

また、電池ＥＣＵ２０１は、例えば、後述するコンピュータ装置であり、図１の電池制御部２０として機能する。なお、メインスイッチ２０４が主機電池２０２の負極側に接続されている場合、電池ＥＣＵ２０１は、主機電池２０２の負極側とメインスイッチ２０４との間と、主機電池２０２の正極側とに接続される。これにより、電池ＥＣＵ２０１は、メインスイッチ２０４のオン状態、およびオフ状態に関わらず、常に主機電池２０２と電気的に接続される。また、電池ＥＣＵ２０１は、図示しないレギュレータやコンバータなどの降圧回路を含み、主機電池２０２から入力される電力の電圧を適宜変換して、自身の駆動電力として用いる構成である。

主機電池２０２の正極側は、メインスイッチ２０４を介して降圧回路２０５、および負荷スイッチ２０７と接続される。また、主機電池２０２の負極側は、ボディアース２０８に接続される。そして、主機電池２０２は、例えば、リチウムイオン２次電池、ニッケル水素２次電池であり、図１の電力供給部３０として機能する。なお、主機電池２０２は、複数の電池セルを直列、または並列に接続した組電池でも良い。この場合には、主機電池２０２を構成する複数の電池セルのそれぞれに対応する電圧測定回路２０３を接続し、電池ＥＣＵ２０１で複数の電池セルについて別々に開放電圧の電圧値を取得し、それぞれの充電率を推定しても良い。

電圧測定回路２０３は、主機電池２０２と並列に接続され、主機電池２０２の電圧値を測定する。また、電圧測定回路２０３は、電池ＥＣＵ２０１と信号線で接続され、電池ＥＣＵ２０１から電圧値の出力を要求する信号が入力されると、測定した電池ＥＣＵ２０１の電圧値を示す信号を電池ＥＣＵ２０１に送信する。なお、電圧測定回路２０３は、例えば、電圧計である。

メインスイッチ２０４は、一端が主機電池２０２と接続され、他端が降圧回路２０５（降圧回路２０５を介して主ＥＣＵ２０６）、および負荷スイッチ２０７（負荷スイッチ２０７を介して負荷７０）と接続される。そして、メインスイッチ２０４は、例えば、電磁リレーであり、図１の接続部４０として機能する。

降圧回路２０５は、一端がメインスイッチ２０４を介して主機電池２０２に接続され、他端が主ＥＣＵ２０６に接続される。そして、降圧回路２０５は、例えば、レギュレータやコンバータなどであり、図１の降圧部５０として機能する。

主ＥＣＵ２０６は、メインスイッチ２０４と降圧回路２０５とを介して、主機電池２０２と並列に接続され、主機電池２０２から供給される電力で駆動する。また、主ＥＣＵ２０６は、電池ＥＣＵ２０１、および負荷スイッチ２０７と信号線で接続されている。そして、主ＥＣＵ２０６は、例えば、後述するコンピュータ装置であり、図１の主制御部６０として機能する。さらに、主ＥＣＵ２０６は、負荷スイッチ２０７のオン状態（接続）とオフ状態（遮断）とを切替える制御をする。この制御は、主ＥＣＵ２０６から負荷スイッチ２０７をオン状態にすることを示す信号、および負荷スイッチ２０７をオフ状態にすることを示す信号を負荷スイッチ２０７に送信することにより行なわれる。

負荷スイッチ２０７は、一端がメインスイッチ２０４と直列に接続され、かつ、降圧回路２０５と並列に接続される。また、負荷スイッチ２０７は、他端が負荷７０に接続される。これにより、負荷スイッチ２０７は、主ＥＣＵ２０６から入力される制御信号に応じて、電池パック１０から電力が出力されているときに、その電力を負荷７０に供給するか否かを切替える。なお、負荷７０が複数ある場合には、負荷７０ごとに負荷スイッチ２０７を接続しても良いし、複数の負荷７０を共通の負荷スイッチ２０７と接続しても良い。

負荷７０は、一端が負荷スイッチ２０７に接続され、他端がボディアース２０８に接続される。なお、負荷７０が複数ある場合には、それぞれの負荷７０の一端が別々の負荷スイッチ２０７に接続され、それぞれの負荷７０の他端が共通のボディアース２０８に接続されても良い。また、負荷７０が複数ある場合には、複数の負荷７０の一端が共通の負荷スイッチ２０７と接続され、それぞれの負荷７０の他端が共通のボディアース２０８に接続されても良い。

なお、図２において、電池ＥＣＵ２０１と、メインスイッチ２０４と、主ＥＣＵ２０６と、負荷スイッチ２０７とは、互いが信号線で通信可能に接続されていると説明した。この信号線に代えて、電力線通信、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、無線通信、またはインターネットなどのネットワークを介して通信可能に接続されていても良い。

図３について説明する。
図３は、図２に示したコンピュータ装置の一実施例を示すブロック図である。
図３において、コンピュータ装置（電池ＥＣＵ２０１、および主ＥＣＵ２０６）は、制御部３０１、記憶部３０２、読取装置３０３、記録媒体３０４、表示装置３０５、通信インターフェイス３０６（通信Ｉ／Ｆ）、および入出力インターフェイス３０７（入出力Ｉ／Ｆ）を備えている。また、各構成要素は、バス３００により接続されている。

制御部３０１は、コンピュータ装置全体の制御をする。そして、制御部３０１は、図１において、電池制御部２０（切替部２１、取得部２２、および推定部２４を含む。）と主制御部６０として機能する。また、制御部３０１は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）およびＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などである。

記憶部３０２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリや、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）などで構成される。そして、ＲＯＭは、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭは、制御部３０１のワークエリアとして使用される。ＨＤは、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、アプリケーションプログラム、ファームウェアなどのプログラム、および各種データを記憶している。なお、記憶部３０２がＨＤである場合、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を介してバス３００に接続され、ＨＤＤが制御部３０１に制御されることにより、データのリード／ライトが行なわれる。

そして、電池制御部２０の記憶部３０２は、図１において、推定情報記憶部２３として機能する。なお、推定情報記憶部２３は、電池制御部２０の記憶部３０２に限らず、推定部２４がアクセス可能であれば、充電制御装置１が備える他の記憶部３０２、または通信インターフェイス３０６で接続されるネットワーク３０８上のサーバに記憶されていても良い。

さらに、実施形態においては、電池制御部２０の記憶部３０２に充電制御プログラムを記憶する。そして、充電制御を開始するときに、電池制御部２０の制御部３０１は、充電制御プログラムをＲＡＭに読み出す。これにより、電池制御部２０の制御部３０１は、ＲＡＭをワークスペースとして使用することで、切替部２１、取得部２２、推定部２４として機能する。なお、充電制御プログラムは、電池制御部２０の制御部３０１がアクセス可能であれば、充電制御装置１が備える他の記憶部３０２、または通信インターフェイス３０６で接続されるネットワーク３０８上のサーバに記憶されていても良い。

読取装置３０３には、例えば、ＦＤＤ（Ｆｌｏｐｐｙ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）、ＤＶＤＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＢＤＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：登録商標）およびＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などを採用することができる。そして、読取装置３０３は、制御部３０１に制御され、着脱可能な記録媒体３０４のデータのリード／ライトを行なう。実施形態においては、読取装置３０３で記録媒体３０４に記録された充電制御プログラムを読み出し、記憶部３０２に記憶しても良い。

記録媒体３０４には、例えば、ＦＤ（Ｆｌｏｐｐｙ Ｄｉｓｋ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｋ：登録商標）、およびフラッシュメモリなどを採用することができる。そして、記録媒体３０４は、読取装置３０３を介してバス３００に接続され、制御部３０１が読取装置３０３を制御することにより、データのリード／ライトが行なわれる。実施形態においては、記録媒体３０４に充電制御プログラムを保存しても良い。

表示装置３０５には、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）およびＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）などを採用することができる。そして、表示装置３０５は、バス３００に接続され、制御部３０１に制御されることにより、各種情報を表示する。

通信インターフェイス３０６には、例えば、モデムやＬＡＮアダプタなどを採用することができる。そして、通信インターフェイス３０６は、電力線通信、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、無線通信、またはインターネットなどのネットワーク３０８を介して、コンピュータ装置と他の装置とを通信可能に接続する。また、図１においては、第１の送受信部、および第２の送受信部として機能する。

入出力インターフェイス３０７は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、スキャナ、およびプリンタなどと接続され、接続された装置で入力された情報を受信し、バス３００を介して制御部３０１に出力する。また、入出力インターフェイス３０７は、制御部３０１から出力された情報がバス３００を介して入力されると、接続された各種装置にその情報を出力する。実施形態においては、イグニッションスイッチのオンオフを示す信号や充電率測定を指示する信号などが入力される。

図４について説明する。
図４は、開放電圧と充電率との関係を示すデータ例を表した推定情報テーブルである。
図４に示す推定情報テーブル４００は、予め実験により求められた開放電圧と充電率との対応関係を示している。開放電圧［Ｖ］（以下、単位を省略する。）とは、メインスイッチ２０４をオフ状態にしたときに、電圧測定回路２０３で測定される電圧のことである。充電率［％］（以下、単位を省略する。）とは、主機電池２０２の満充電時の充電量［Ａｈ］（以下、単位を省略する。）で、現在の主機電池２０２の充電量を除算した値である。そして、推定情報テーブル４００は、同じ行の開放電圧と充電率とが対応している。例えば、主機電池２０２の開放電圧が４．００［Ｖ］であるとき、充電率は５４［％］である。

推定情報テーブル４００の利用の一例としては、推定部２４において、取得部２２で取得した開放電圧を推定情報テーブル４００から抽出する。そして、推定部２４は、抽出した開放電圧に対応する充電率を、現在の主機電池２０２の充電率であると推定する。

また、図４において、推定情報テーブル４００のうち、太線で囲まれた部分は、主機電池２０２から電力を供給しても良い主機電池２０２の充電量の範囲である。すなわち、充電率が３０％〜７０％の間にあるときのみ、電池ＥＣＵ２０１は、主機電池２０２が電力の充放電を行なうように制御する。なお、以下の説明では、充電率３０％〜７０％の間の電池容量である、充電率４０％分の電池容量を主機電池２０２の使用可能容量ということにする。

使用可能容量は、充電率の上限値と、充電率の下限値として、ユーザにより範囲が設定される。そして、充電率の上限値は、過充電となる充電率の値よりも低い値が設定される。また、充電率の下限値は、過放電となる充電率の値よりも高い値が設定される。このように、充電率の上限値と下限値とは、主機電池２０２の過充電と過放電とを防ぐ目的で設定されるものであり、それぞれ過充電となる充電率と過放電となる充電率との間にマージンが設けられる。この充電率の上限値、および下限値それぞれのマージンは、電池ＥＣＵ２０１により推定される充電率と、実際の充電率との間にずれが生じたときに、主機電池２０２が過充電や過放電の状態にならないように設けられるものである。したがって、電池ＥＣＵ２０１により推定される充電率と、実際の充電率との間のずれを小さくできれば、充電率の上限値、および下限値それぞれのマージンを小さい値に設定できるので、主機電池２０２の使用可能容量を多くすることができる。

図５について説明する。
図５は、充電率測定の処理内容を示すフローチャートである。
図５に示すフローチャートは、電池ＥＣＵ２０１が開放電圧を用いて充電率を推定するときの処理を示している。以下の説明では、図２を参照して説明する。また、下記の電池ＥＣＵ２０１、および主ＥＣＵ２０６の制御は、電池ＥＣＵ２０１、および主ＥＣＵ２０６から各構成要素へ制御信号を出力することにより行なわれている。そして、各種構成要素は、電池ＥＣＵ２０１、または主ＥＣＵ２０６から入力される制御信号にしたがって動作する。さらに、下記の電池ＥＣＵ２０１、および主ＥＣＵ２０６の間の情報のやり取りは、各種情報を含む信号を相互で送受信することにより行なわれている。

まず、ユーザによりイグニッションスイッチがオフ状態にされたとき、ユーザにより充電率測定を指示する操作がされたとき、または車両の停止状態を電池ＥＣＵ２０１が検知したときなどに、電池ＥＣＵ２０１は、充電率の推定処理を行なうと判定する。そして、電池ＥＣＵ２０１は、メインスイッチ２０４をオフ状態にする制御信号をメインスイッチ２０４に送信し、メインスイッチ２０４をオフ状態にする（Ｓ５０１）。メインスイッチ２０４がオフ状態になると、電池パック１０の主機電池２０２から主ＥＣＵ２０６への電力の供給が切断される。

次に、電池ＥＣＵ２０１は、電圧測定回路２０３に電圧値の出力を要求する信号を送信し、電圧測定回路２０３で測定した主機電池２０２の電圧値を取得する（Ｓ５０２）。Ｓ５０２において、電池ＥＣＵ２０１が電圧測定回路２０３から取得する主機電池２０２の電圧値は、Ｓ５０１の実行後に電圧測定回路２０３が測定した、メインスイッチ２０４がオフ状態であるときの主機電池２０２の電圧値（開放電圧の電圧値）である。

電池ＥＣＵ２０１は、メインスイッチ２０４をオン状態にする制御信号をメインスイッチ２０４に送信し、メインスイッチ２０４をオン状態にする（Ｓ５０３）。なお、メインスイッチ２０４がオン状態になると、降圧回路２０５を介して主機電池２０２の電力が主ＥＣＵ２０６に供給される。すると、主ＥＣＵ２０６は起動し、起動したことを示す信号を電池ＥＣＵ２０１に送信する。

そして、電池ＥＣＵ２０１は、取得した開放電圧の電圧値と同じ電圧値を電池ＥＣＵ２０１の記憶部３０２に記憶されている推定情報テーブル４００から抽出する。そして、電池ＥＣＵ２０１は、抽出した開放電圧の電圧値に対応する充電率を、主機電池２０２の充電率であると推定する（Ｓ５０４）。

次に、電池ＥＣＵ２０１は、主ＥＣＵ２０６から起動したことを示す信号（起動信号）が入力されたか否かを判定する（Ｓ５０５）。そして、電池ＥＣＵ２０１は、主ＥＣＵ２０６から起動したことを示す信号が入力されるまでＳ５０５の処理を繰り返す（Ｓ５０５にてＮｏ）。

また、電池ＥＣＵ２０１は、主ＥＣＵ２０６から起動したことを示す信号が入力される（Ｓ５０５にてＹｅｓ）と、Ｓ５０４で推定した充電率を示す信号を主ＥＣＵ２０６に送信する（Ｓ５０６）。

そして、主ＥＣＵ２０６は、電池ＥＣＵ２０１から充電率を受信すると、例えば、表示装置３０５に充電率を表示する、および充電率が所定の閾値よりも少ないときに警告するなどの充電率を用いた制御を行なう。

図６について説明する。
図６は、起動の処理内容を示すフローチャートである。
図６に示すフローチャートは、主ＥＣＵ２０６が起動し、電池ＥＣＵ２０１で推定された充電率を、主ＥＣＵ２０６が行なう制御に反映させるまでの処理を示している。以下の説明では、図２を参照して説明する。

まず、主ＥＣＵ２０６は、電池パック１０から降圧回路２０５を介して電力（以下、駆動用の電力という。）が入力されたか否かを判定する（Ｓ６０１）。そして、主ＥＣＵ２０６は、駆動用の電力が入力されるまでＳ６０１を繰り返す（Ｓ６０１にてＮｏ）。

そして、主ＥＣＵ２０６は、駆動用の電力が入力される（Ｓ６０１にてＹｅｓ）と自己起動（Ｓ６０２）し、起動したことを示す信号を電池ＥＣＵ２０１に送信する（Ｓ６０３）。なお、図５において、電池ＥＣＵ２０１は、主ＥＣＵ２０６から起動したことを示す信号が入力されたと判定する（Ｓ５０５にてＹｅｓ）と、Ｓ５０４の処理で推定した充電率を主ＥＣＵ２０６に送信する（Ｓ５０６）。

主ＥＣＵ２０６は、図５のＳ５０６の処理において、電池ＥＣＵ２０１から送信される充電率を受信したか否かを判定する（Ｓ６０４）。そして、主ＥＣＵ２０６は、電池ＥＣＵ２０１から送信される充電率を受信するまでＳ６０４の処理を繰り返す（Ｓ６０４にてＮｏ）。

主ＥＣＵ２０６は、電池ＥＣＵ２０１から送信される充電率を受信する（Ｓ６０４にてＹｅｓ）と、主ＥＣＵ２０６が行なう制御に受信した充電率の値を反映させる（Ｓ６０５）。なお、主ＥＣＵ２０６が行なう制御とは、主機類や補機類などの車両の駆動に必要な複数の装置に用いられる車両内の電子回路や電気回路の動作の制御である。

図７について説明する。
図７は、充電制御の処理内容を示すシーケンス図である。
図７は、充電制御処理における、電池ＥＣＵ２０１の処理、および主ＥＣＵ２０６の処理の順序を示している。

以下の説明では、図２を参照して説明する。
まず、電池ＥＣＵ２０１に充電率推定指示が入力される（Ｓ７０１）。なお、充電率推定指示とは、ユーザによりイグニッションスイッチがオフ状態にされる、ユーザにより充電率測定を指示する操作がされる、または車両の停止状態を電池ＥＣＵ２０１が検知したことなどであり、ユーザにより任意に設定されたトリガである。

Ｓ７０１で充電率推定指示が入力されると、電池ＥＣＵ２０１は、メインスイッチ２０４をオフ状態にする制御信号（切断指示）をメインスイッチ２０４に送信する。そして、メインスイッチ２０４は、オフ状態にする制御信号を受信するとオフ状態となる（Ｓ７０２）。なお、Ｓ７０１、Ｓ７０２の処理は、図５のＳ５０１の処理に対応する。

次に、電池ＥＣＵ２０１は、電圧測定回路２０３に電圧値の出力を要求する制御信号（電圧測定指示）を送信する（Ｓ７０３）。そして、電圧測定回路２０３は、電圧値の出力を要求する制御信号を受信すると、主機電池２０２の電圧値を測定（Ｓ７０４）し、測定した電圧値（開放電圧の電圧値）を電池ＥＣＵ２０１に送信する（Ｓ７０５）。なお、Ｓ７０３〜Ｓ７０５の処理は、図５のＳ５０２の処理に対応する。

次に、電池ＥＣＵ２０１は、メインスイッチ２０４をオン状態にする制御信号をメインスイッチ２０４に送信する（接続指示）。そして、メインスイッチ２０４は、オン状態にする制御信号を受信するとオン状態となる（Ｓ７０６）。なお、Ｓ７０６の処理は、図５のＳ５０３の処理に対応する。

Ｓ７０６でメインスイッチ２０４がオン状態となることによって、主機電池２０２から降圧回路２０５を介して主ＥＣＵ２０６に駆動用の電力が供給される（Ｓ７０７）。なお、Ｓ７０７の処理は、図６のＳ６０１の処理に対応する。

電池ＥＣＵ２０１は、電圧測定回路２０３から開放電圧の電圧値を受信すると、電池ＥＣＵ２０１の記憶部３０２に記憶された推定情報テーブル４００を用いて主機電池２０２の充電率を推定する（Ｓ７０８）。なお、Ｓ７０８の処理は、図５のＳ５０４の処理に対応する。

主ＥＣＵ２０６は、駆動用の電力が供給されると起動する（Ｓ７０９）。なお、Ｓ７０９の処理は、図６のＳ６０２の処理に対応する。
そして、主ＥＣＵ２０６は、電池ＥＣＵ２０１に主ＥＣＵ２０６が起動したことを示す信号（起動通知）を送信する（Ｓ７１０）。なお、Ｓ７１０の処理は、図６のＳ６０３の処理に対応する。

電池ＥＣＵ２０１は、主ＥＣＵ２０６から主ＥＣＵ２０６が起動したことを示す信号を受信すると、Ｓ７０８で推定した充電率を主ＥＣＵ２０６に送信する（Ｓ７１１）。なお、Ｓ７１１の処理は、図５のＳ５０５、Ｓ５０６の処理に対応する。

そして、主ＥＣＵ２０６は、電池ＥＣＵ２０１から充電率を受信すると、主ＥＣＵ２０６が行なう制御に受信した充電率の値を反映させる（７１２）。なお、Ｓ７１２の処理は、図６のＳ６０４、Ｓ６０５の処理に対応する。

以上までに説明した充電制御装置では、補機電池を搭載しない車両において、主ＥＣＵ２０６のほかに、メインスイッチ２０４のオンオフ状態に関わらず、常に主機電池２０２と電気的に接続される電池ＥＣＵ２０１を備えた。そして、主機電池２０２から主ＥＣＵ２０６と負荷７０への電力の供給が切断されているときは、電池ＥＣＵ２０１がメインスイッチ２０４のオンオフ制御、電圧測定回路２０３で測定した電圧値の取得、および開放電圧を用いた充電率の推定を行なうようにした。これにより、補機電池を搭載しない車両の充電率の推定精度を向上させることができる。したがって、主機電池２０２に設定される充電率の上限値、および下限値のマージンを小さくし、主機電池２０２の使用可能容量を増やすことができる。また、主機電池２０２の使用可能容量が増えることで、主機電池２０２（組電池として構成されている場合）を構成する電池の数を少なくし、電池パック１０のコストを下げることができる。

以上までに説明した充電制御装置において、電池ＥＣＵ２０１は、充電率の推定までを行なったが、主ＥＣＵ２０６の機能の一部をかわりに実行するようにしても良い。これにより、主ＥＣＵ２０６の処理負担を軽減することができる。

以上までに説明した充電制御装置では、充電率の推定までを行なったが、電池ＥＣＵ２０１、または主ＥＣＵ２０６において、推定した充電率を用いて走行中に変化する主機電池の充電率を演算するようにしても良い。この場合、電池ＥＣＵ２０１、または主ＥＣＵ２０６は、推定した主機電池の充電率を初回の充電率とし、初回の充電率に、走行中の充放電により変化した主機電池の充電量を、電池の満充電時の充電量で除算した値を加算する。なお、走行中の充放電により変化した主機電池の充電量の値を算出するために、電流センサを主機電池２０２とメインスイッチ２０４との間に備える。そして、電池ＥＣＵ２０１、または主ＥＣＵ２０６は、電流センサで測定した主機電池２０２の充放電電流の電流値を取得し、取得した電流値を積算することにより、走行中の充放電により変化した主機電池の充電量の値を算出する。

なお、以上までに説明した充電制御装置では、開放電圧をメインスイッチ２０４がオフ状態のときの電圧であると定義した。ただし、メインスイッチ２０４をオフ状態にしているときにも、電池ＥＣＵ２０１は、主機電池２０２と接続されているので、主機電池２０２から電池ＥＣＵ２０１に駆動（演算）のための電力（電流）を供給していることになる。よって、電圧測定回路２０３で測定される開放電圧の電圧値は、電池ＥＣＵ２０１に供給する電流に比例して、主機電池２０２の内部抵抗により電圧降下する。したがって、電圧測定回路２０３で測定される開放電圧の電圧値は、内部抵抗の影響を省いた電圧という意味の開放電圧の電圧値とは異なる。

ただし、主機電池２０２が負荷７０、多数の演算を並行して処理している主ＥＣＵ２０６、および電池ＥＣＵ２０１に接続されているとき（メインスイッチ２０４がオン状態）に比べて、電池ＥＣＵ２０１にだけ接続されているとき（メインスイッチ２０４がオフ状態）は、主機電池２０２から出力される電流が少ないので、内部抵抗に起因する電圧降下も低い。よって、メインスイッチ２０４がオフ状態のときに電圧測定回路２０３で測定される電圧は、メインスイッチ２０４がオン状態であるときに電圧測定回路２０３で測定される電圧と比較して実際の開放電圧に近い。したがって、メインスイッチ２０４がオフ状態のときの主機電池２０２の電圧値を開放電圧の電圧値として用いて充電率を推定することで、高い充電率の推定精度が得られるため、実施形態ではメインスイッチ２０４がオフ状態のときの電圧値を開放電圧としている。

さらに、電池ＥＣＵ２０１の内部インピーダンスを高くし、かつ消費電力を減らすようにしても良い。具体的には、電池ＥＣＵ２０１は、Ｓ５０３でメインスイッチ２０４をオン状態とし、その後、ＥＣＵ２０６から起動したことを示す信号が入力されると、Ｓ５０２で取得した開放電圧の電圧値を主ＥＣＵ２０６に送信する。そして、主ＥＣＵ２０６に推定情報記憶部２３と推定部２４とを備え、主ＥＣＵ２０６で充電率を推定する構成としても良い。これにより、電池ＥＣＵ２０１の機能が簡略化されるので、電池ＥＣＵの演算処理における負荷が減少する。また、電池ＥＣＵ２０１の機能が簡略化されたことにより、電池ＥＣＵ２０１の回路規模を小さくすることができる。よって、主機電池２０２から電池ＥＣＵ２０１に供給する電流をより少なくすることができる。したがって、開放電圧の測定における内部抵抗の影響をより少なくすることができるため、充電率の推定精度を高くすることができる。

１ 充電制御装置
１０ 電池パック
２０ 電池制御部
２１ 切替部
２２ 取得部
２３ 推定情報記憶部
２４ 推定部
２５ 送受信部
２６ 送受信部
３０ 電力供給部
４０ 接続部
５０ 降圧部
６０ 主制御部
７０ 負荷
２０１ 電池ＥＣＵ
２０２ 主機電池
２０３ 電圧測定回路
２０４ メインスイッチ
２０５ 降圧回路
２０６ 補機ＥＣＵ
２０７ 負荷スイッチ
２０８ ボディアース
３００ バス
３０１ 制御部
３０２ 記憶部
３０３ 読取装置
３０４ 記録媒体
３０５ 表示装置
３０６ 通信インターフェイス
３０７ 入出力インターフェイス
３０８ ネットワーク
４００ 推定情報テーブル

Claims (5)

1. 車両に搭載された電池と負荷との間に接続され、前記電池と前記負荷との接続と遮断を切り替えるスイッチと、
   前記スイッチの接続と遮断によらず前記電池と並列に接続される電池制御部と、
   前記スイッチを介して前記電池と並列に接続される主制御部と、を備え、
   前記電池制御部は、前記スイッチを遮断させてオフ状態にし、前記スイッチがオフ状態のときに前記電池の開放電圧を取得し、該開放電圧を取得すると前記スイッチを接続させてオン状態にし、該取得した開放電圧を用いて前記電池の充電率を推定し、前記主制御部が起動したことを示す信号を前記主制御部から受信すると、前記推定した充電率を前記主制御部に送信し、
   前記主制御部は、前記スイッチがオン状態になると、前記電池から電力が供給されて起動し、前記主制御部が起動したことを示す信号を前記電池制御部に送信する、
   ことを特徴とする充電制御装置。
2. 前記電池の正極側と前記主制御部との間に接続され、前記電池から入力される電圧を降圧して前記主制御部に出力する降圧部を備えることを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
3. 車両に搭載された電池と負荷との間に接続され、前記電池と前記負荷との接続と遮断を切り替えるスイッチと、
   前記スイッチの接続と遮断によらず前記電池と並列に接続される電池制御部と、
   前記スイッチを介して前記電池と並列に接続される主制御部と、を備え、
   前記電池制御部は、前記スイッチを遮断させてオフ状態にし、前記スイッチがオフ状態のときに前記電池の開放電圧を取得し、該開放電圧を取得すると前記スイッチを接続させてオン状態にし、前記主制御部が起動したことを示す信号を前記主制御部から受信すると、該取得した開放電圧を送信し、
   前記主制御部は、前記スイッチがオン状態になると、前記電池から電力が供給されて起動し、前記主制御部が起動したことを示す信号を前記電池制御部に送信し、前記電池制御部から送信された前記取得した開放電圧を受信すると、該受信した開放電圧を用いて前記電池の充電率を推定する、
   ことを特徴とする充電制御装置。
4. 車両に搭載された電池と負荷との間に接続され、前記電池と前記負荷との接続と遮断を切り替えるスイッチと、
   前記スイッチの接続と遮断によらず前記電池と並列に接続される電池制御部と、を備え、
   前記電池制御部は、前記スイッチを遮断させてオフ状態にし、前記スイッチがオフ状態のときに前記電池の開放電圧を取得し、該開放電圧を取得すると前記スイッチを接続させてオン状態にし、前記スイッチをオン状態にすることで前記スイッチを介して前記電池と並列に接続される主制御部を起動させ、該取得した開放電圧を用いて前記電池の充電率を推定し、前記主制御部が起動したことを示す信号を前記主制御部から受信すると、前記推定した充電率を前記主制御部に送信する、
   ことを特徴とする電池パック。
5. 車両に搭載された電池と並列に接続され、前記電池から継続して電力が供給される電池制御部は、
   前記電池と負荷との間に接続され、前記電池と前記負荷との接続と遮断を切り替えるスイッチを遮断させてオフ状態にし、
   前記スイッチがオフ状態のときに前記電池の開放電圧を取得し、
   該開放電圧を取得すると前記スイッチを接続させてオン状態にし、
   前記スイッチをオン状態にすることで前記スイッチを介して前記電池と並列に接続される主制御部を起動させ、前記取得した電池の開放電圧を用いて前記電池の充電率を推定し、
   前記主制御部が起動したことを示す信号を前記主制御部から受信すると、該主制御部に前記推定した電池の充電率を送信する、
   ことを特徴とする充電制御方法。

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